专利名称：立式膨胀床微电解催化氧化反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种废水处理装置，具体涉及一种微电解与催化氧化相结合的物理化学废水处理装置。
背景技术：
铁碳法是一种集电解、混凝、电絮凝、吸附等多种物理、化学作用于一体的废水处理方法。它的基本原理是在电解质溶液中经腐蚀效应形成无数微小的原电池来处理废水的电化学技术。
在铁碳法处理废水过程中，将有机废水通过装有高碳铁的床层，由于含酸性的废水与高碳铁产生了许许多多微小的原电池，在偏酸性溶液中，电极反应所产生的新生态H具有较高的活性，能与废水中含有的表面活性剂进行降解反应。在电极电位较低的阳极上，铁失去电子生成Fe2+进入溶液中，使电子流向碳阴极。由此产生的新生态Fe2+也具有很高的活性，一方面用以克服阳极的极化作用，从而促进铁的电化学腐蚀，使大量的Fe2+进入溶液形成凝聚剂，这些凝聚剂具有较高的吸附混凝活性，能有效地去除在电场中产生的改变结构的有机物与胶体物质，从而达到对废水COD的去除效果。另一方面在铁碳反应器中加入氧化剂，利用铁碳反应过程中产生的亚铁离子催化过氧化剂的氧化反应。微电解和催化氧化的协同效应，远比各单独效应的叠加要高，而且氧化剂的用量大大减小。同时，COD的去除率可达60～90％。该去除效率与COD的原始浓度和废水性质有关。
现有的铁碳反应器形式有立式和卧式两种。立式反应器的特点是工作中，水流自下而上流动，水流均匀，处理效率高，但缺点是铁碳填料易板结，颗粒表面易钝化，处理效率明显下降，严重时整个床层板结成一块，处理效率急剧下降并最终导致设备不能正常运行。卧式反应器虽安装搅拌装置后可克服填料的板结问题，但出现了水流短路、设备利用率低、密封泄漏严重现象，处理效率也不高。总之，微电解催化氧化法本身对处理高浓度有机废水具有很高的效率，而由于现有两种铁碳反应器自身的缺陷导致了该处理方法在实际应用中受到了很大限制。因此，如何克服现有铁碳反应器的缺陷，设计一种结构合理，处理效率高，可防止填料板结的铁碳反应器是本实用新型迫切需要解决的问题。
发明内容
本实用新型提供一种立式膨胀床催化氧化反应器，其目的是要解决现有立式铁碳反应器使用中铁碳填料易板结和钝化，导致处理效率低的问题。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种立式膨胀床微电解催化氧化反应器，以立式筒体作为反应容器，反应容器底部设有进水管与筒体连通，顶部设有出水管与筒体连通，立式筒体内部上下方向用多孔筛板分割成两个或两个以上铁碳混合床，每个混合床中填充有高碳铁混合物，筒体外部设冲洗泵，冲洗泵出口经冲洗管与筒体底部内腔连通，冲洗泵进口经冲洗管与筒体顶部内腔连通，冲洗泵进口与筒体顶部内腔的连通部位设在出水管以下且最上层铁碳混合床以上的位置上。
上述技术方案中的有关内容解释如下1、上述方案中，为了提高废水处理的均匀性，可以在筒体内部中央从上到下设有一根搅拌轴，搅拌轴上对应每层铁碳混合床均设有搅拌桨叶，搅拌桨叶位于每层高碳铁混合物的上方空间，搅拌轴经减速器与电动机连接。为了便于安装和检修，搅拌轴可由多根短轴连接而成，搅拌轴外再设置可更换的防磨套来避免搅拌轴的磨损。
2、上述方案中，为了避免高碳铁颗粒随水流出反应器，同时使反应器出水均匀，避免水流短路，可以在筒体顶部设有三相分离器，三相分离器由一个锥斗和一组放空管构成，锥斗外缘与筒体顶部内壁封闭连接，锥斗底部设有通孔，一组放空管竖直设在锥斗与筒体连接处最高位置上，且沿周向均布，放空管的出口高于筒体内液面。为了进一步增加固、气、水三相分离效果，可在筒体顶部设有扩大段，三相分离器中的锥斗外缘与扩大段内壁封闭连接。还可在筒体顶部设有溢流堰，溢流堰的溢流口高于锥斗，筒体内液体经溢流堰与出水管连通。这样床内由水流带出得高碳铁填料沉降并回至床层，处理废水过程中产生的气体由放空管排出，出水通过锥斗底部的通孔经溢流堰从出水管流出，以此实现固、气、水三相分离。
3、上述方案中，为了进一步提高防止板结和纯化的效果，可以在筒体底部内腔通有压缩空气管，利用压缩空气的作用对高碳铁填料进行冲刷。为了确保废水和压缩空气在反应器内均匀向上流动，进水管、冲洗管和压缩空气管在进入筒体后均通过均布装置与筒体内部连通，使水和气在床内均匀上流，提升处理效率和冲洗效果。
4、上述方案中，为了使反应器氧化平稳高效，根据废水的浓度，因此筒体外应设有加药器，加药器经管路通入筒体内。通过加药器可对反应器内施加氧化剂，氧化剂加入方式可分为两种第一种是废水浓度不太高时，向反应器底部加双氧水；第二种是废水浓度很高时，向反应器底部和中部同时加双氧水。
5、上述方案中，所述筒体的形状可有以下两种形式(1)、筒体为上大下小的锥形筒，下方的多孔筛板外径小于上方多孔筛板支架的内径。这种结构的优点是第一，筒体侧面不需设置加卸料口，加料可从筒体内自下而上层层进行，卸料可从筒体内自上而下层层进行。第二，当各层铁碳混合床的填料发生板结时，处理也比较方便。
(2)、筒体为直筒，其对应各层铁碳混合床在侧部设有加卸料口。
6、上述方案中，为了使被处理废水在反应器内充分与铁碳混合物接触，因此在设计时要考虑废水流过的路径长短和停留时间这两方面问题。为了实现这样的效果，反应器内自下而上用多孔筛板分割成两个或两个以上铁碳混合床，这样可避免沟流和壁流。反应器内安装搅拌桨叶的目的是使铁碳混合床下层流向上层的水混合均匀，从整个床层而言，由于搅拌作用，水螺旋向上，这样可提升废水处理效率。
7、上述方案中，反应器的高度或铁碳混合床层数可根据废水浓度来设计，反应器直径可根据废水流量来设计。
本实用新型技术构思和原理是利用多级串联膨胀床原理，使立式铁碳反应器中由高碳铁填料组成的床层在冲洗泵作用下处于膨胀翻滚状态，避免立式铁碳反应器通常出现的填料板结和颗粒钝化的难题。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点1、由于本实用新型利用多级串联立式膨胀床原理，将原来立式铁碳反应器的单级固定床，改进为带搅拌的多级串联膨胀床，使立式铁碳反应器中由高碳铁填料组成的床层在冲洗时处于膨胀翻滚状态，在此过程中，高碳铁表面的氧化物被冲刷去除，使高碳铁填料真正做到不结块、不钝化，而多级串联的结构大大提高了反应器内高碳铁与被处理废水的均匀分散效果，反应器内部安装搅拌装置也可有效避免水流短路，因此大大提高了反应器的COD处理效率。
2、由于本实用新型采用带搅拌的立式多级串联膨胀床形式，克服了卧式铁碳反应器水流易短路，设备利用效率低等问题。在立式膨胀床反应器中，废水在反应器底部被均匀分布后上流，在顶部三相分离器周边的溢流堰流出，可确保废水在床内均匀穿过床层，避免短路，而在运行过程中，废水始终充满了反应器，设备利用率较高。
3、由于本实用新型采用间隙冲洗方式使高碳铁床层在冲洗时处于膨胀状态，正常运行时仍为固定床，不仅提高了反应器内铁碳填料的均匀分散效果，而且避免反应器长时间处于反混状态，节能效果明显，而且也提高反应器处理效率。
4、由于本实用新型反应器安装搅拌装置，因此反应器在运行过程中废水以螺旋路径流过反应床，这样大大延长废水在反应器内的停留时间，同样条件下，废水的流程更长，与高碳铁床层接触时间更多，提高了处理效率。
5、由于本实用新型反应器设计有放空管，可将反应器在运行过程产生的少量异味气体引出后集中排放。
附图1为本实用新型实施例一结构示意图；附图2为本实用新型实施例二结构示意图。
以上附图中1、加药器；2、输送泵；3、管路；4、截止阀；5、流量计；6、废水池；7、筒体；8、进水管；9、进水均布管；10、加卸料口；11、压缩空气管；12、高碳铁填料；13、出水管；14、多孔筛板；15、三相分离器；16、扩大段；17、溢流堰；18、电动机；19、减速器；20、搅拌轴；21、搅拌桨叶；22、冲洗泵；23、冲洗管；24、放空管；25、固定板。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例一参见图1所示，一种微电解与催化氧化相结合的物理化学废水处理装置，由立式膨胀床微电解催化氧化反应器、加药器1、输送泵2、管路3、截止阀4和流量计5等组成。加药器1经管路通入筒体7内。
废水池6中的被处理废水由输送泵2通过管路3送入立式膨胀床微电解催化氧化反应器进行处理。加药器1(即投药装置)、截止阀4和流量计5分别设置在相应的管路3上。
立式膨胀床微电解催化氧化反应器，以立式筒体7作为反应容器，反应容器底部设有进水管8与筒体7连通，顶部设有出水管13与筒体7连通。立式筒体7主体为直筒，直筒侧部设有加卸料口10(即检修孔)，筒体7内部上下方向用多孔筛板14分割成四个铁碳混合床(见图1所示)，每个混合床中填充有高碳铁填料12，筒体7外部设冲洗泵22，冲洗泵22出口经冲洗管23与筒体7底部内腔连通，冲洗泵22进口经冲洗管23与筒体7顶部内腔连通。筒体7底部内腔通有压缩空气管11。进水管8通过进水均布管9与筒体7内部连通，冲洗管23和压缩空气管11在进入筒体7后均通过均布装置与筒体7内部连通。筒体7底部为固定板25，用螺栓与基础固定，反应器底部腔内不装填料。
筒体7内部中央从上到下设有一根搅拌轴20，搅拌轴20上对应每层铁碳混合床均设有搅拌桨叶21，搅拌桨叶21位于每层高碳铁填料12的上方空间，搅拌轴20经减速器19与电动机18连接。搅拌轴20由多根短轴连接而成，搅拌轴20外设防磨套。
筒体7顶部设有三相分离器15，三相分离器15由一个锥斗和一组放空管24构成。筒体7顶部设有扩大段16，三相分离器15中的锥斗外缘与扩大段16内壁封闭连接。锥斗底部设有通孔与筒体7内部相通。一组放空管24竖直设在锥斗与筒体7连接处最高位置上，且沿周向均布，放空管24的出口高于筒体7内液面。筒体7顶部设有溢流堰17，溢流堰17的溢流口高于锥斗，筒体7内液体经溢流堰17与出水管13连通。
正常运行时，废水自进水管8进入反应器内，经过进水均布管9后上流，在腔体内与氧化剂混合后在床层内发生微电解催化氧化反应，继续上流至反应器顶部扩大段16，被处理的废水通过三相分离器15中的锥斗底部通孔，再经溢流堰17，最后从出水管13流出。少量废气从顶部放空管24流出。扩大段16处的废水再经冲洗管23和冲洗泵22返回到筒体7底部。每间隔一段时间后冲洗泵22和压缩空气电磁阀开启数分钟，使反应器内床层间隔一定周期后膨胀一次，避免床层板结和高碳铁表面钝化，冲洗时反应器废水上升速度足以使高碳铁床层处于膨胀状态，同时通入压缩空气使高碳铁颗粒在剧烈碰撞翻滚，有效去除高碳铁颗粒表面的氧化物，可有效防止高碳铁床层板结和钝化(冲洗时床内废水向上的流速取决于高碳铁颗粒的密度和粒径)。在反应器正常运行时，压缩空气小流量进入反应器，可提高氧化效率，节约氧化剂。
在每次冲洗后，床内必然出现颗粒分层趋势，时间越长，分层现象越明显。而立式多级串联膨胀床，虽然每个床内出现分层现象，但整个反应器而言，粒径分布还是均匀的。
实施例二参见图2所示，一种立式膨胀床微电解催化氧化反应器，与实施例一不同之处在于第一，筒体7为上大下小的锥形筒，下方的多孔筛板14外径小于上方多孔筛板14支架的内径。第二，筒体7侧面不设加卸料口。其它与实施例一相同，这里不再重复描述。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种立式膨胀床微电解催化氧化反应器，以立式筒体作为反应容器，反应容器底部设有进水管与筒体连通，顶部设有出水管与筒体连通，其特征在于立式筒体内部上下方向用多孔筛板分割成两个或两个以上铁碳混合床，每个混合床中填充有高碳铁混合物，筒体外部设冲洗泵，冲洗泵出口经冲洗管与筒体底部内腔连通，冲洗泵进口经冲洗管与筒体顶部内腔连通，冲洗泵进口与筒体顶部内腔的连通部位设在出水管以下且最上层铁碳混合床以上的位置上。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于所述筒体内部中央从上到下设有一根搅拌轴，搅拌轴上对应每层铁碳混合床均设有搅拌桨叶，搅拌桨叶位于每层高碳铁混合物的上方空间，搅拌轴经减速器与电动机连接。
3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于所述筒体内搅拌轴由多根短轴连接而成，搅拌轴外设防磨套。
4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于所述筒体顶部设有三相分离器，三相分离器由一个锥斗和一组放空管构成，锥斗外缘与筒体顶部内壁封闭连接，锥斗底部设有通孔，一组放空管竖直设在锥斗与筒体连接处最高位置上，且沿周向均布，放空管的出口高于筒体内液面。
5.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于所述筒体顶部设有扩大段，三相分离器中的锥斗外缘与扩大段内壁封闭连接。
6.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于所述筒体顶部设有溢流堰，溢流堰的溢流口高于锥斗，筒体内液体经溢流堰与出水管连通。
7.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于所述筒体底部内腔通有压缩空气管，所述进水管、冲洗管和压缩空气管在进入筒体后均通过均布装置与筒体内部连通。
8.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于所述筒体为上大下小的锥形筒，下方的多孔筛板外径小于上方多孔筛板支架的内径。
9.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于所述筒体外设有加药器，加药器经管路通入筒体内。
10.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于所述筒体为直筒，其对应各层铁碳混合床在侧部设有加卸料口。
专利摘要一种立式膨胀床微电解催化氧化反应器，以立式筒体作为反应容器，反应容器底部设有进水管与筒体连通，顶部设有出水管与筒体连通，其特征在于立式筒体内部上下方向用多孔筛板分割成两个或两个以上铁碳混合床，每个混合床中填充有高碳铁混合物，筒体外部设冲洗泵，冲洗泵出口经冲洗管与筒体底部内腔连通，冲洗泵进口经冲洗管与筒体顶部内腔连通，冲洗泵进口与筒体顶部内腔的连通部位设在出水管以下且最上层铁碳混合床以上的位置上。该方案特点是利用多级串联的膨胀床原理，以防止反应器内高碳铁填料板结、分层、钝化，提高了反应器内铁碳混合物与被处理废水的均匀分散效果，从而达到提高COD的处理效率。
文档编号C02F1/52GK2913345SQ20062007001
公开日2007年6月20日 申请日期2006年3月6日 优先权日2006年3月6日
发明者王健全, 朱诚 申请人:王健全